Científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han desarrollado módulos fotovoltaicos orgánicos (OPV) totalmente impresos y de gran superficie que podrían utilizarse como tejido energético portátil o desplegarse en lugares remotos para prestar ayuda en situaciones de emergencia.
“Pesan una centésima parte que los paneles solares convencionales, generan 18 veces más energía por kilogramo y se fabrican con tintas semiconductoras mediante procesos de impresión que en el futuro podrán ampliarse a la fabricación de grandes superficies”, explican los investigadores, que señalan que los dispositivos de película fina pueden laminarse sobre muchas superficies diferentes. “Los FV ultrafinos pueden prepararse sobre sustratos prefabricados, como películas de plástico y láminas metálicas, o sobre sustratos formados in situ, como el parileno depositado por vapor químico o la poliimida procesada en solución”.
El grupo estadounidense construyó las células del módulo con parileno depositado al vapor como sustrato liberable formado in situ, un material transportador de huecos (HTM) basado en PEDOT:PSS, una molécula de par donante-aceptor conocida como PV2000:PC60BM que fue suministrada por la taiwanesa Raynergy Tek, y películas de nanocables recubiertas de 7,7 nm, con la deposición de nanopartículas de óxido de estaño, actúan como capa transportadora de electrones.
“Se recubre la capa fotoactiva de PV2000:PCBM, seguida de la capa de transporte de huecos PEDOT:PSS”, explican los científicos. “Una capa relativamente gruesa del material transportador de huecos se recubre sobre la capa activa para proporcionar protección suficiente contra el proceso mecánico abrasivo de serigrafiar el electrodo superior de plata”.
Construyeron módulos fotovoltaicos integrados de tela con una potencia específica de 370 W kg-1 y un peso de 105 g m-2, y dispositivos independientes con una potencia específica de 730 W kg-1 y un peso de 52 g m-2.
“En general, el rendimiento del dispositivo ultrafino fue comparable al de los dispositivos fabricados directamente sobre vidrio, salvo por una reducción de la corriente de cortocircuito atribuida a la menor transmisión debida a la variación del proceso entre la deposición interna del electrodo transparente y la de los dispositivos comerciales depositados directamente sobre vidrio”, afirmaron, señalando que la corriente también disminuía con la delaminación debido a algunas arrugas de la película independiente. “Estas pruebas de dispositivos a pequeña escala proporcionaron suficiente apoyo para seguir adelante con el desarrollo del proceso de fabricación de módulos OPV más grandes”.
Presentaron la nueva tecnología de células orgánicas en “Printed Organic Photovoltaic Modules on Transferable Ultra-thin Substrates as Additive Power Sources” (Módulos fotovoltaicos orgánicos impresos sobre sustratos ultrafinos transferibles como fuentes de energía aditivas), publicado recientemente en Small Methods.
“Para aprovechar plenamente el potencial de este trabajo, es esencial disponer de barreras de encapsulación ultraligeras que puedan proteger las capas activas de los módulos fotovoltaicos de tela de la exposición atmosférica, lo que a su vez puede prolongar la vida útil de estos dispositivos, como se necesita para las aplicaciones del mundo real”, concluyen.
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